นอกเหนือจากเทคนิคปาร์ตี้ยอดนิยมสองสามอย่าง – ทำให้บอลลูนลอยตัวและเปล่งเสียงสูง – ฮีเลียมดูเหมือนจะเป็นก๊าซที่ค่อนข้างธรรมดา แต่ทำให้องค์ประกอบเย็นลงเหลือเพียงสองสามองศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ โดยที่มันเปลี่ยนจากก๊าซเป็นของเหลว และอะตอมของมันทิ้งโลกแห่งฟิสิกส์คลาสสิกไว้เบื้องหลัง และเริ่มแสดงพฤติกรรมควอนตัม คุณสมบัติที่แปลกประหลาดเหล่านี้ทำให้ได้รับรางวัลโนเบลมากมายสำหรับการศึกษาฮีเลียมเหลว
1. เนื่องจากมีจุดเดือดต่ำสุดขององค์ประกอบใดๆ
หลังจากการค้นพบบนโลกในช่วงปลายทศวรรษที่ 1800 ฮีเลียมได้เข้าสู่จุดศูนย์กลางในไดรฟ์เพื่อให้อุณหภูมิเข้าใกล้ศูนย์สัมบูรณ์มากขึ้นเรื่อยๆ การทำให้องค์ประกอบเป็นของเหลวหมายถึงการกดปุ่ม 4.2 เคลวินหรือองศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ในห้องแล็บ นักฟิสิกส์ชาวดัตช์ Heike Kamerlingh Onnes ประสบความสำเร็จในปี 1908 และในปี 1913 ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์จากความพยายามของเขา แต่การค้นพบที่แปลกประหลาดยังคงอยู่
2. เนื่องจากฮีเลียมเหลวถูกทำให้เย็นลงต่ำกว่า 4 เคลวิน มันจึงเดือดอย่างบ้าคลั่ง แต่ต่ำกว่า 2.17 เคลวิน การเดือดก็หยุดกะทันหัน ซึ่งหมายความว่าฮีเลียม-4 ซึ่งเป็นรูปแบบที่มีมากที่สุดของธาตุ มีสถานะของเหลวที่แตกต่างกันสองสถานะ โดยมีการเปลี่ยนสถานะระหว่างพวกเขาที่ 2.17 เคลวิน ต่ำกว่าอุณหภูมินั้น นักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย Pyotr Kapitsa พบในปี 1937 ฮีเลียมเหลวไหลโดยไม่มีแรงเสียดทาน ของเหลวรูปแบบนี้ที่เรียกกันว่าซุปเปอร์ฟลูอิด สามารถไหลผ่านรูเล็กๆ คืบคลานเหนือขอบถ้วยแล้วดึงตัวเองขึ้นและออกจากท่อได้เหมือนน้ำพุ (ในภาพ) Kapitsa ได้รับรางวัลโนเบลในปี 2521 จากการศึกษาฟิสิกส์อุณหภูมิต่ำ
3. superfluidity เกิดขึ้นเมื่ออะตอมใน superfluid helium
รวมตัวในสถานะควอนตัมที่เรียกว่าคอนเดนเสทของ Bose-Einstein ทำให้สามารถแสดงพฤติกรรมร่วมกันได้ นักทฤษฎีเรื่องย่อชาวรัสเซีย Lev Landau ได้พัฒนาคำอธิบายทางคณิตศาสตร์สำหรับพฤติกรรมของฮีเลียมที่อุณหภูมิต่ำ และได้รับรางวัลโนเบลในปี 2505
4. ในปี 1970 นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าฮีเลียม-3 ซึ่งเป็นไอโซโทปที่หายากของธาตุนั้นมีสถานะของเหลวยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 2 มิลลิเคลวิน David Lee, Douglas Osheroff และ Robert Richardson แบ่งปันฟิสิกส์โนเบลในปี 1996 สำหรับการค้นพบนั้น พฤติกรรมของฮีเลียม-3 ดูเหมือนจะซับซ้อนกว่าฮีเลียม-4 และนักวิทยาศาสตร์บางคนได้พยายามใช้กระแสน้ำวนที่ก่อตัวในซุปเปอร์ฟลูอิดฮีเลียม-3 เพื่อจำลองการพัฒนาข้อบกพร่องของกาลอวกาศที่เรียกว่าสตริงคอสมิกในตอนต้น จักรวาล.
5. ฮีเลียม-3 อยู่ในสถานะซุปเปอร์ฟลูอิดได้ยากกว่าฮีเลียม-4 มาก เนื่องจากมันประกอบด้วยเฟอร์มิออน อนุภาคที่ไม่สามารถครอบครองสถานะควอนตัมเดียวกันได้ ดังนั้นการอธิบายว่าอะตอมของฮีเลียม-3 สามารถเริ่มเคลื่อนที่โดยรวมได้อย่างไรจึงเป็นปริศนาทางทฤษฎี นักฟิสิกส์ที่เกิดในอังกฤษ แอนโธนี่ เลกเก็ตต์ ได้ไขปัญหานี้โดยเสนอให้อะตอมจับคู่กัน ซึ่งคล้ายกับวิธีที่อิเล็กตรอนจับคู่กันในตัวนำยิ่งยวด Leggett ได้รับรางวัลโนเบลในปี พ.ศ. 2546 จากการมีส่วนร่วมของเขาในการทำความเข้าใจว่าอะตอมมีพฤติกรรมอย่างไรในซุปเปอร์ฟลูอิด
วันนี้ นักวิทยาศาสตร์พบว่าการไหลแบบไร้แรงเสียดทานที่สังเกตพบในฮีเลียมเหลวอาจเกิดขึ้นในระยะของแข็งได้เช่นกัน แต่คณะลูกขุนยังคงพิจารณาอยู่ว่า supersolidity มีอยู่จริงหรือไม่ และการค้นพบนี้จะนำไปสู่การได้รับรางวัลโนเบลหรือไม่ — อลิซาเบธ ควิลล์
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
